电力工程基础第二版习题及答案

第一章什么是1-1电力系统？ 建立共同电力系统的优点是什么？a :电力系统是由发电站、变电站、配电线和电力用户构成的整体。 建立集成电力系统的优点是可以减少系统的总安装容量，可以减少系统的备份容量，可以设置可以提高电力供给可靠性的大容量单元，可以合理利用动力资源，提高系统运营的经济性。1-2电气能源生产的主要特征是什么？ 对电力系统有什么要求？答：电力生产的主要特点是不能大量储存电力。过渡过程非常短的国民经济各部门与人民的日常生活的关系极为密切。对电力系统的基本要求是保证电力供给的可靠性，保证良好的电力质量，提高向用户供给充分电力的电力系统运行的经济性。1-3中国规定的三相交流电网的额定电压水平是什么？电气设备、发电机、变压器的额定电压与同一水平的电网的额定电压之间有什么关系？a :在中国规定的三相交流电网的额定电压电平为，在低压为0.22/0.127 kV、0.38/0.22 kV和0.66/0.38kV的高压中，为3 kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV、330 kV在电气设备的额定电压中规定为与同级电网的额定电压相同的发电机的额定电压比同电平的电网的额定电压高5%，变压器的初级线圈的额定电压，对于降压变压器，必须与电网的额定电压相等，对于升压变压器，必须与发电机的额定电压相等变压器二次侧供电线路短时，必须比同一电网的额定电压高5%。1-4测量电能质量的主要指标是什么？ 简要说明对电力系统的主要影响。答：测量电能质量的主要指标是频率偏差、电压偏差、电压变动和闪烁、高次谐波(波形失真率)、三相不平衡度和暂时过电压和过渡过电压。对电力系统的主要影响(略)。什么是1-5小电流接地系统？什么是大电流接地系统？小电流接地系统变得一地时，各相对地的电压如何变化？在这个时间点，为什么能暂时继续运行，不允许长期运行呢？a :中性点不接地和中性点通过消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统，把性点直接接地(或低电阻接地)的系统称为大电流接地系统。小电流接地系统发生单相接地故障的情况下，故障相对地电压为零，非故障相对地电压加倍。 此时，三相间的线间电压仍是对称的，所以用户的三相用电气设备可以正常运行，但单相接地发生后，其运行时间不要太长，以免再发生一相接地时发生二相接地。1-6消弧圈的补偿方式有几种？ 一般采用什么样的补偿方式？ 为什么？a :消弧线圈的补偿方式有全补偿、不足补偿和过补偿，一般采用过补偿方式。 在过补偿方式中，即使电网的运行方式改变，切除了一部分线路，也不会发展成全补偿方式，因此电网会谐振。 同时，消弧线圈有一定的馀量，即使今后电网发展，线路增加，对地容量增加后，原消弧线圈仍可继续使用。1-7为什么中国规定在110kV以上的高压电网和380/220V的低压电网中采用大电流接地系统？ 有什么优点呢？a :大电流接地系统即使发生单相接地，中性点电位为0，没有故障的相对电压不上升，为相电压，所以电气设备的绝缘水平只要通过电网的相电压来考虑，就能降低工程成本。 因此，中国110kV以上的电力系统几乎都采用了将中性点直接接地的方式。 在380/220V系统中采用中性点直接接地方式，主要考虑到人身安全问题，在发生单相接地故障时，可以快速断开自动开关，或熔断保险丝，切除故障部分。1-8试着确定图1-12所示电源系统的发电机和所有变压器的额定电压。图1-12练习题1-8图a :发电机G:10.5kV变压器T1:10.5/242kV； 变压器T2:10/3.3kV； 变压器T3:220/38.5kV； 变压器T4:220/121/38.5kV； 变压器T5:35/6.6 kV1-9有10kV电网，架空线路全长70km，电缆线路全长16km。 在该中性点不接地的电力系统中求出单相接地时的接地容量电流，判断该系统的中性点不需要通过消弧线圈接地。a :因为因此，没有必要消除电弧来接地。第二章2-1电力负载按重要程度分为多少级别？ 各级负载对供电电源有什么要求？a :电力负载根据电力供应可靠性的要求，分为一级负载、二级负载和三级负载三种。 一级负载必须由两个独立的电源供电二级负载必须由两次线路供电三级负载对供电电源没有特别的要求。什么是2-2负载曲线？ 尝试年最大负荷利用时间数和负荷系数的物理意义。a :负载曲线是表示电力负载的时间变动的曲线图。年最大负荷利用时间数是，年最大负荷持续运行所消耗的电量正好与年内实际消耗的电量相等，年负荷曲线平坦，值越大，年负荷曲线越陡的虚拟时间即值越小。 因此，其大小说明了用户功耗的性质，也说明了用户负荷曲线的大致趋势。平均负载与最大负载之比被称为负载系数，是表示负载变化规律的参数，其值越大，表示负载曲线越平，负载的变动越小。2-3什么是计算负荷？计算负荷的意义是什么？a :计算负载是根据已知的电气设备的安装容量决定的，是根据发热条件选择导体和电气设备时使用的虚拟负载，计算负载产生的热效应等于实际变动负载产生的热效应。提供在计算负载时，正确选择配电系统导线、电缆、开关电器、变压器等的技术参数。什么是2-4暂定汇率？ 如何决定重复短时间动作的电气设备的设备容量？a :临时负荷率是设备的运转时间和运转周期的百分比值。 反复短时间动作控制用电气设备的设备容量，换算成统一过渡率下的额定功率。关于起重机：一律换算的额定功率，指其设备容量关于电焊机：一律换算的额定功率，指其设备容量2-5系数法和二项式系数法需要什么样的计算特征？适用于什么情况？a :系数法计算简单，应用广泛，但计算结果多小，容量差不大，适用于设备台数多的情况的二项式法，考虑到大容量的电气设备对计算负荷的影响，主要适用于设备台数少，容量差大的情况。2-6最大负载损失时间是什么？ 和什么样的因素有关？a :年的最大负载损耗时间数也是实际上设想的时间，在这个时间内，线路连续通过计算电流产生的功率损耗正好等于实际的负载电流在一年内在线路上产生的功率损耗。 与年最大负载利用时间数和负载的功率因数有关。2-7功率因数低的不良影响是什么？ 如何提高企业的自然力率？a :功率因数低时线路的总电流增大，电力供给网络的电力损失和电力损失增大，使电力供给网络的电压损失增大，不能充分利用影响负载侧的电压品质的配电设备的容量，降低电力供给能力的发电机的输出，降低发电设备的效率，提高发电成本。提高企业自然力率的方法是正确地选择感应电动机的型号和容量，限制感应电动机的无负荷运转，合理地使用感应电动机的检查品质的变压器。2-8并联电容器的补偿方式有几种？ 你有什么优点和缺点？a :并联电容器的补偿方式有高压集中补偿、低压组补偿和分散定位补偿(个别补偿)。高压集中补偿方式的投资少，电容器组的利用率高，能提高变电站整体的功率因数，但其补偿范围小，只能补偿610kV母线以前的线路上的无功功率，不能补偿工业企业内部的配电线路的无功功率。低压组补偿方式投资不大，运行维持方便，可以减少设备变压器容量，降低电力损失，其补偿区域大于高压集中补偿，可以补偿变电站低压母线前的变压器和所有高压系统的无功功率。分散定位补偿方式的补偿范围最大，补偿效果最高，可以补偿设置场所以前的变压器和所有高低压线路的无功功率，但投资大，并且电容器组也在被补偿的设备停止时一并被切除，利用率低。2-9某工厂的380V线路上连接着50台冷加工机，合计200kW的起重机为3台，合计4.5kW ()； 通风设备8台，每台3 kW电焊变压器4台，每台22kVA (，)； 一台空压机，55kW。 确认一下这个工厂的计算负荷吧。解：这个工厂的计算负荷如下表所示。电力负荷计算表序列号。使用电器名称台数设备容量/kW计算负荷铭牌值换算值P30/kW千瓦Q30/kvarPS PSPR PS1冷加工机502002000.160.51.733255.362起重机车34.53.50.150.51.730.5250.913通风设备824240.80.80.7519.214.44电焊变压器48835.470.350.352.6812.433.235压缩机155550.850.80.7546.7535.06小计66110.875138.96负载合计()99.8125.06160243.12-10有380V低压干线，为30台小批量生产的冷加工机电机供电，总容量为200kW，其中大容量电机为10kW1台、7kW3台、4.5kW8台。 用需要系数法和二项式系数法计算了这个干线的计算负荷。解：用需求系数法和二项式系数法求出的计算负荷如下表所示。电力负荷计算表(需要系数法)使用电器名称台数设备容量/kW计算负荷P30/kW千瓦Q30/kvarPR PSPR PS冷加工机302000.160.51.733255.3663.9497.15电力负荷计算表(二项式系数法)使用电气设备名字设备台数设备容量二项式系数计算负荷n/x/kW/kW乙级联赛P30/kW千瓦Q30/kvarPR PSPR PS冷加工机三十/五20035.50.14/0.40.51.7342.27384.32128.12-11有两台10kV高压线并联运行的S9800/10(D，yn11接线)型电力变压器，高压线采用LJ70铝绞线，水平等距离架设，线间距离为1m，长度为6km。 变压器低压侧的计算负荷为900kW，h。 分别计算了该高压线路和电力变压器的电力损失和年电力损失。解： (1)变压器的功率损失和功率损失kvarPS变压器的负载率是看附录表A-1，S9-800/10型(Dyn11 )变压器的技术数据如下千瓦，千瓦，两台变压器的功率损失为千瓦kvar从h和图2-7中得到： h。 因此，两台变压器的功率损失如下kWh(2)线路的功率损失和功率损失变压器高压侧的计算负荷为kWkvarPR甲组联赛根据附录表A-12，LJ-70铝捻线的/km、m时/km (实际上为m )，因此线路的功率损失为千瓦kvar线路的功率损失是： kWh2-12某电力用户10kV母线的有效计算负荷为1200kW，自然力率为0.65，现在要求提高到0.90。 需要设置多少无效补偿容量？使用BW10.5401W型电容器时，需要设置多少个？ 设置后，这个工厂的看法在计算负荷下是多少？在没有设置时的视野下计算负荷减少了多少？解： (1)搭载的BWF10.5-40-1W型并联电容器的容量和个数kvar去取实际的补偿容量是kvar(2)看无效补偿前后的负荷变化补偿前： kvarPS补偿后： kVA补偿后，认为负荷减少了： kVA2-13某降压变电站设有y、yn0连接的S9800/10型电力变压器，其二次侧(380V )有效计算负载为520kW，无效计算负载为430kvar，并对该变电站一次侧的计算负载和功率因数进行了计算。 功率因数未达到0.9时，该变电站的低压母线应安装多少并联电容器电容，以满足要求解： (1)变压器一次侧的计算负荷和功率因数请看附录表A-1，S9-800/10型(Yyn0 )变压器的技术数据千瓦，千瓦，PS变压器的功率损失千瓦kvar变压器高压侧的计算负荷如下所示千瓦kvarPS(2)确定无效补偿容量。 由于要求变压器高压侧的功率因数0.9，所以在变压器的低压侧进行补偿时，如果取得在低压侧进行补偿的功率因数，则低压侧所需的补偿电容如下kvar拿PR第三章3-1比较一下架空线路和电缆线路的优点和缺点。a :架空线路与电缆线路相比，具有投资少、维护容易、工期短等优点，但容易遭受雷击、风雨等自然灾害的袭击，需要占用大片土地建造线路，可能影响交通、建筑、市容等的电缆线路运行可靠，外力和自然环境的影响具有不占用地面空间、不影响市容等优点，但投资大、建设工期长、维护不便。3-2架线路线的哪个部分构成了？ 各部的作用是什么？a :架空线路主要由导线、避雷线、杆塔、绝缘体和配件等部件构成。 导线的作用是传输电能，避雷线的作用是把雷电流导向大地，保护电力线免遭雷击，杆塔的作用是支撑导线和避雷线，导线和导线，导线和大地之间保持一定的安全距离，绝缘子的作用是把导线和杆塔之间绝缘什么是3-3电压降？什么是电压损失？a :电压降